第8章 地基承载力

8.1.1 地基承载力的基本概念

• 临塑荷载（p₁）：地基中将要出现但尚未出现塑性区时的基底压力
• 临界荷载（p₁/4、p₁/3）：地基中塑性区最大深度达到基础宽度的1/4或1/3时的基底压力
• 极限承载力（pᵤ）：地基达到整体剪切破坏时的最小基底压力
• 容许承载力（[p]）：保证地基稳定且变形不超过允许值的最大基底压力

8.1.2 地基承载力的重要性

• 确保建筑物安全稳定，防止地基破坏
• 控制地基变形在允许范围内
• 为基础设计提供依据
• 影响工程造价和结构安全性

8.2.1 整体剪切破坏

整体剪切破坏的主要特征：

• 地基形成连续的滑动面
• 基础突然急剧下沉或向一侧倾斜
• 基础周围地面明显隆起
• 荷载-沉降曲线有明显的转折点
• 发生在密实的砂土或硬黏土中

8.2.2 局部剪切破坏

局部剪切破坏的主要特征：

• 地基中形成局部滑动面，但未延伸到地面
• 基础下沉量较大，但没有明显的急剧下沉阶段
• 基础周围地面有轻微隆起
• 荷载-沉降曲线没有明显的转折点
• 发生在中等密实的砂土或较软的黏土中

8.2.3 冲剪破坏

冲剪破坏（又称刺入破坏）的主要特征：

• 基础下的地基土发生垂直剪切破坏
• 基础像是被"刺入"地基中
• 基础周围地面无隆起现象
• 荷载-沉降曲线没有明显的转折点
• 发生在松砂或软土地基中

8.3.1 太沙基地基承载力理论

太沙基（Terzaghi）承载力公式适用于条形基础，假设基底粗糙，地基发生整体剪切破坏：

其中：

• pᵤ：地基极限承载力（kPa）
• c：地基土的黏聚力（kPa）
• q：基底处的有效超载（q=γ₀Df）（kPa）
• γ：地基土的重度（kN/m³）
• B：基础宽度（m）
• Nc、Nq、Nγ：承载力系数，仅与内摩擦角φ有关

8.3.2 迈耶霍夫地基承载力理论

迈耶霍夫（Meyerhof）承载力公式适用于各种形状的基础，考虑了基础形状和埋深的影响：

其中，S、d、i分别为形状系数、深度系数和倾斜系数。

8.3.3 汉森地基承载力理论

汉森（Hansen）承载力公式考虑了更多因素，如基础形状、埋深、倾斜、地面倾斜等：

汉森公式提供了更全面的修正系数，可以适用于更复杂的工程情况。

8.3.4 斯肯普顿地基承载力理论

斯肯普顿（Skempton）承载力公式主要适用于饱和软黏土（φ≈0）：

其中L为基础长度。

8.4.1 原位试验法

• 静力触探试验（CPT）：通过探头阻力确定承载力
• 标准贯入试验（SPT）：通过锤击数N值确定承载力
• 载荷试验：直接测定地基的承载力和变形特性
• 旁压试验：通过旁压器测量土的极限压力

8.4.2 理论公式法

根据土的物理力学性质指标，使用承载力理论公式计算地基承载力，如太沙基公式、迈耶霍夫公式等。

8.4.3 规范法

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 51007-2011），地基承载力特征值可按下式确定：

其中：

• fₐ：地基承载力特征值（kPa）
• Mᵦ、Mᵈ、Mᶜ：承载力系数
• γ：基础底面以下土的重度（kN/m³）
• b：基础底面宽度（m）
• γₘ：基础底面以上土的加权平均重度（kN/m³）
• d：基础埋置深度（m）
• cₖ：基底下一倍短边宽深度内土的黏聚力标准值（kPa）

8.4.4 经验法

根据当地工程经验和土的分类指标，确定地基承载力。常用于初步设计或小型工程。

8.5.1 基础宽度修正

当基础宽度大于3m时，地基承载力应进行宽度修正：

其中：

• fₐₖ：地基承载力特征值（kPa）
• ηᵦ：基础宽度的承载力修正系数
• γ：基础底面以下土的重度（kN/m³）
• b：基础底面宽度（m），当b<3m时按3m取值，当b>6m时按6m取值

8.5.2 基础埋深修正

当基础埋深大于0.5m时，地基承载力应进行深度修正：

其中：

• ηᵈ：基础深度的承载力修正系数
• γₘ：基础底面以上土的加权平均重度（kN/m³）
• d：基础埋置深度（m）

8.5.3 特殊条件下的承载力修正

• 倾斜荷载：需要考虑荷载倾斜对承载力的影响
• 偏心荷载：应取基础边缘压力进行验算
• 地震作用：抗震设计时需要进行地震承载力调整
• 季节性冻土：需要考虑冻胀和融陷的影响

8.5.4 地基承载力与地基沉降的关系

地基设计不仅要满足承载力要求，还要满足沉降要求：

• 按承载力确定的基底压力不应超过地基承载力特征值
• 地基沉降量和沉降差应满足建筑物的允许值
• 对于重要建筑物或软弱地基，应进行沉降计算